土木工程施工中的BIM技术应用研究

裴宁

摘 要：BIM技术是一种基于工程信息大数据与信息化模型为基础的数据化工具，通过计算机技术模拟出详细的施工过程，并对各类施工信息进行集成与共享.我國应用BIM技术的时间虽然不长，但发展速度较快，如今BIM技术在公路桥梁设计、造价管理、地下工程建设以及检测与安装等领域都发挥着重要作用.近年来，BIM技术在土木工程施工中得到广泛应用，实现了在施工阶段与施工管理阶段的科学化、数字化管理.

关键词：土木工程;BIM技术;工程施工;施工管理;Revit软件平台

中图分类号：TU17  文献标识码：A  文章编号：1673-260X（2019）11-0101-02

BIM技术的全称为“Building Information Model”，该技术能够利用模型对建筑物的物理特征进行数字化呈现，并为参与工程施工的各个参与方搭建信息交流与共享的平台，实现高效协作，从而使工程项目效益最大化.目前，BIM技术开始与其他技术（如遥感技术、集成射频识别技术等）融合，逐渐搭建起BIM技术的创新发展构架，并在土木工程施工领域广泛使用.

1 BIM技术的特征

BIM技术能够运用新型信息处理技术与生产方式最大限度地减少土木工程施工中的各种重复作业与资源浪费，从而提升施工进度与生产效率，为土木工程施工带来革命性的变化[1].BIM技术的主要特征包括以下三点：

1.1 集成性

BIM技术能够集成各种施工信息，包括施工设备、建筑结构、规划与设计等多个专业领域信息，并使这类信息有序地纵向或横向流通，从而形成3D信息模型[2].该模型具有可视化、可出图性、协调性、信息完整性以及优化性等优点（如表1所示），能够为土木工程施工管理者搜集与提供大量数据信息.

1.2 系统性

BIM技术的系统性特点能够规范工程施工过程中的工具使用方式，使不同环节、不同专业的工作人员能够针对施工问题进行协同作业，及时、有效地排除施工故障与问题.

1.3 共享性

BIM技术的共享性特点是指将同一项目的各个参与方的信息发布在同一平台上，实现各个参与方随时随地获取最近施工信息，避免横向与纵向交流的障碍，将错综复杂的信息协调统一起来（如图1所示），减少信息的重复搜集，大大提升了数据信息的利用率[3].

2 土木工程施工中BIM技术的具体应用

2.1 施工阶段

2.1.1 3D建模领域

BIM技术在3D建模领域的应用一般体现在施工模型建立上，通过BIM技术使该模型最大限度地接近真实构件，并为后续工作奠定基础.在3D建模领域，BIM图元组件是较常使用的方法，用户可以利用BIM图元组件自由编制模型.在具体应用中，用户可以针对具体的构建数量、大小、材质、排列组合形式等进行选择与设计[4].需要注意的是，在BIM建模过程中，一些族文件无法进行IFC模式编码，若把BIM模型直接转换为IFC文件则会导致一部分数据丢失.针对这种问题，用户可以选择更换族文件，使用可进行ITC编码的族文件完成编辑工作，还可以使用Solibri Model Checker软件对所有族文件进行系统筛选，从而发现能够满足编辑要求的族文件.

现代化建筑往往造型新颖、形状复杂多样，增强了土木工程施工难度与复杂程度.运用BIM技术进行3D建模，能够逼真地呈现建筑外形，为后期的工程施工提供数据参考.例如，针对喇叭形建筑的土木工程施工可以利用Revit软件平台中的概念体量进行BIM技术3D建模.通过该模型可以直观地了解各个标高筒体的大小与尺寸，为后期的模板支模设计奠定基础[5].同时，BIM技术还可以克服喇叭形建筑内部螺旋楼梯设计与安装等方面的难题，并及时发现设计图纸上的错误与缺陷.

2.1.2 模拟施工

模拟施工是指在运用BIM技术完成3D建模后，通过各类参数的设置使3D模型反映出可视化、动态化的实际施工情况，大大提升了工程施工的可预见性与前瞻性.用户可利用BIM技术中的Revit与MVC体系以及Project软件构建出以BIM技术3D模型为基础的4D体系，使BIM技术在工程进度管理中充分发挥出优势[6].BIM技术在土木工程施工中应用范围较广，单一软件难以完成技术运用.通常情况下，用户可以用过软件组合的形式实现模拟施工.例如，土木工程施工中常见的BIM技术综合软件平台——Revit平台（如图2所示）.

2.2 施工管理阶段

2.2.1 施工控制

BIM技术不仅能够对工程施工整体进行宏观控制，还能够针对某一环节、某一部分或者某一施工节点进行精细化的模拟，实现从整体到局部的施工控制[7].用户可以利用更加深入、全面的时间参数与几何参数通过3D与4DBIM技术模型对工程进度实施全自动测量.例如，用户可建立以BIM技术为基础的4D-GCPSU应用系统，该系统能够通过相关参数进行现场碰撞分析以及施工进度规划、施工材料消耗管理等，从而达到有效控制施工进度的目的.

2.2.2 造价管理

用户可通过BIM技术开展工程造价估算、项目成本核算，实现科学化的造价管理[8].具体核算方法主要包括三种：第一，利用API接口进行造价成本核算软件与BIM技术平台的连接;第二，通过ODBC（开放式数据库）连接BIM模型;第三，通过BIM技术平台提取施工工程信息，并利用Excel文件导出相关数据信息[9].用户可根据实际情况选择符合施工需求的核算方法，从而对工程造价环节进行科学、有效的管理.

综上所述，BIM技术以其集成性、系统性以及共享性等特点在实际施工应用中发挥着巨大优势，不仅能以3D的形式呈现出建筑外形，还能够对工程施工的整体过程与局部细节进行模拟，便于设计人员与施工人员熟悉施工环境、强化进度控制与造价管理.从而避免不必要的修正与返工，节约施工中的时间成本、人力成本与经济成本.在未来的发展中，可以强化BIM技术的标准构建以及该技术与其他技术的配合，使BIM技术不断完善与优化.

参考文献：

〔1〕吴守荣，李琪，孙槐园，等.BIM技术在城市轨道交通工程施工管理中的应用与研究[J].铁道标准设计，2016，60（11）：115-119.

〔2〕郜建忠，吕燕军，GAOJianzhong，等.BIM技术在客运专线48m简支梁节段拼装施工中的应用[J].铁道建筑，2016（6）：40-43.

〔3〕张渤龙，李晓龙.基于Revit的BIM技術在地下结构建模及施工中的应用研究[J].公路交通科技（应用技术版），2017（4）：241-243.

〔4〕唐海燕，刘荣桂，韩豫，等.基于TTF模型的BIM技术在复杂工程施工阶段的需求分析[J].建筑技术，2016，47（5）：396-399.

〔5〕陈竞翔，曾明根，孙丽明，等.BIM技术在大型复杂桥梁施工方案优化中的应用探索——以范蠡大桥项目为例[J].结构工程师，2017，33（2）：182-189.

〔6〕董骁，王一凡，武绍彭，等.建筑信息模型（BIM）技术在AP1000核岛大件吊装仿真中的应用[J].工业建筑，2014，44（7）：178-182.

〔7〕陈丽娟，骆汉宾，辛宏妍.基于BIM的大型博览项目全寿命周期管理平台开发与应用[J].土木工程与管理学报，2015（3）：54-61.

〔8〕Volkov A， Chelyshkov P， Lysenko D. Information Management in the Application of BIM in Construction. The Roles and Functions of the Participants of the Construction Process [J]. Procedia Engineering， 2016， 153：828-832.

〔9〕Lin W， Sun H Y， Zhang X Y， et al. Application of Space-time Collision Detection Technology Based on BIM in Hydropower Engineering Construction[J]. Journal of Yangtze River Scientific Research Institute， 2018.